Biochemia - W22 - 17.05.2001, Biochemia - XXII - 17


Biochemia Kości

Kość to jest narząd niezwykle aktywny metabolicznie, o czym wiadomo tak naprawdę od niedawna dzięki poznaniu mechanizmów, które regulują procesy metaboliczne w kościach, głównie są to mechanizmy endokrynne, parakrynne i autokrynne. A ponieważ niektóre z chorób metabolicznych kości są niezwykle częste w populacji i są chorobami cywilizacyjnymi stąd zainteresowanie metabolizmem kości.

Z punktu widzenia metabolicznego odmiennie zachowują się dwa rodzaje kości, mianowicie kość gąbczasta, czyli beleczkowa i kość zbita, czyli korowa. Kość korowa stanowi główną masę trzonu kości długich, natomiast w nasadach kości długich znajduje się kość gąbczasta, czyli beleczkowa, natomiast w kościach krótkich, które są głównie zbudowane z kości beleczkowej, czyli gąbczastej, natomiast tzw. blaszki graniczne utworzone są z kości korowej, czyli zbitej, natomiast w kościach płaskich takich jak żebra zawartość kości beleczkowej jest stosunkowo niewielka i też po obu stronach znajduje się w formie blaszek granicznych kość korowa. Metabolizm obu rodzajów kości jest odmienny. Kość beleczkowa stanowi mniej więcej 20% masy kostnej u człowieka, natomiast powierzchnia kości beleczkowej jest około 3 razy większa niż powierzchnia kości zbitej, czyli korowej. Za to co nazywamy metabolizmem kostnym mniej więcej w 80% odpowiada kość beleczkowa. Powstała patologia o której będziemy mówić, biochemia tej patologii związana jest z zaburzeniami metabolizmu kości beleczkowej.

Patrząc na strukturę organiczną kości to 30% to jest składnik organiczny, mówi się ogólnie, że są to tzw. białka kolagenowe i białka niekolagenowe kości oraz występujące komórki, czyli osteoblasty, osteocyty, osteoklasty. A 70% masy kostnej to jest składnik nieorganiczny. Głównym elementem tego składnika nieorganicznego jest hydroksyapatyt, a patrząc tak już zupełnie na skład mineralny to spośród całej puli wapnia 99% zlokalizowanych jest w kości, czyli głównym składnikiem mineralnym jest wapń. Natomiast kość zbita, która stanowi 80% kości w organizmie ma niewielki wpływ na ogólny metabolizm kostny ze względu na małą powierzchnię resorbcji kostnej.

Resorpcja ta zupełnie inaczej odbywa się w kości zbitej, a inaczej odbywa się w kości gąbczastej, mianowicie w kości gąbczastej powstają takie miejsca w sposób nieprzerwany, które noszą nazwę jednostek przebudowy kości, tak w telegraficznym skrócie żeby to przedstawić to jednostka przebudowy polega na tym, że osteoklasty nadgryzają kość, a następnie osteoblasty powinny tę kość odbudować, takie jest założenie teoretyczne i grubość warstwy nadgryzionej, która w warunkach prawidłowych wynosi około 60um, w 60um powinna być odtworzona, nie powinno być innymi słowy deficytu i taki okres przebudowy kości trwa około 200 dni. To są tzw. jednostki przebudowy kości. Natomiast w kości zbitej, czyli korowej nie mamy jednostek przebudowy kości, natomiast mamy taką strukturę, która nazywa się stożkiem tnącym. Stożek tnący jest prowadzony w tą stronę przez osteoklasty, tworzy się kanał osteonu, a następnie osteoblasty w kierunku dośrodkowym, czyli w kierunku kanału odbudowują masę kostną i to trwa około 120 dni i ten proces przebudowy, który tu jest pokazany odpowiada za 80% metabolizmu kostnego i nim się zajmujemy. Nie będziemy zajmować się przebudową kości korowej bo to z punktu widzenia praktycznego, lekarskiego nie jest istotne.

Osteoporoza

Spośród chorób metabolicznych kości znaczenie podstawowe i temu będą służyły badania biochemiczne, którymi będziemy się zajmować jest choroba cywilizacyjna, która będzie się nazywać osteoporoza (zrzeszotnienie kości), ale nikt nie używa takiej nazwy zrzeszotnienie kości, tylko mówi się o osteoporozie, najbardziej obrazowo pojęcie osteoporozy definiuje takie zdanie, że jest to mniej kości w kości. To znaczy że nie tylko zmienia się skład mineralny, czyli to nie jest demineralizacja, ale ubywa zarówno składnika mineralnego, jak i składnika niemineralnego, czyli białkowego, ubywa i białka i minerałów, czyli kość ulega rozrzedzeniu. Pod względem składu chemicznego ten skład się nie zmienia proporcje zostają zachowane, mniej jest jedynie kości w kości.

Światowa Organizacja Zdrowia charakteryzuje osteoporozę w czterech punktach.

Tu widzimy kręgosłup, tu po prostu zanikła jeden krąg, trzon kręgu zniknął i doszło do kompleksyjnego złamania. Skąd takie zainteresowanie osteoporozą, mianowicie stwierdzono że jak komuś się połamią dwie ważne kości, pierwsze to kości kręgosłupa lędźwiowego, a drugie to szyjka kości udowej, a dzieje się to generalnie u osób w wieku podeszłym to w skutek unieruchomienia, powstawania zakrzepicy i zaburzeń oddychania prowadzi do zwiększonej częstości zgonów, mianowicie jak komuś się złamie szyjka kości udowej to ryzyko zgonu jest prawie 7 razy większe niż u osoby która się nie połamie, natomiast u osoby u której złamie się kręgosłup piersiowy lub lędźwiowy mniej więcej 9 razy częściej. Stąd tak duże zainteresowanie zapobieganiem demineralizacji kości i osteoporozie żeby zmniejszyć tą umieralność.

Nie wszyscy w jednakowym stopniu są narażeni na demineralizacje kości, na jej zrzeszotnienie, na osteoporozę. Do czynników ryzyka należy:

Zmiana masy kości w funkcji wieku

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

25 Menopauza Wiek

Tak występuje przebudowa kości u osoby zdrowej, tzn. nadgryzana kość jest następnie skrzętnie odbudowywana i różnica po zakończeniu procesu odbudowy nie przekracza 1um, to oznacza, że z roku na rok kości jest mniej, ale ten ubytek jest bardzo powolny. Natomiast u osoby z osteoporozą, albo mamy zbyt duże nadgryzania kości przez osteoklasty, albo zbyt mało jest tych pająków, które odbudowują masę kostną i po każdym takim cyklu przebudowy kości następuje deficyt sięgający kilkunastu mikrometrów, ponieważ nadgryzania w warunkach osteoporozy jest około 16 um, to przy każdym obrocie o 25% następuje zmniejszenie odtwarzania kości, jak to się dzieje w beleczkach kostnych to przy każdym takim obrocie beleczka kostna staje się coraz cieńsza, a jeśli jest taka cienka, że jej po prostu nie ma, czyli pęknie, to nie ma takiej siły żeby odbudowała beleczkę nieistniejącą, bo jak z tego widać to na bazie tej macierzy kostnej nadgryzana beleczka jest odbudowywana, jak to zostanie przegryzione na wylot to, to nie może być odbudowane. Do 25 roku życia to jest taki szczytowy moment kształtuje się masa kostna, przez około 10 lat zarówno kobiety jak i mężczyźni mogą się nią nacieszyć. Po 35 roku życia zarówno u kobiet jak i u mężczyzn następuje ubytek masy kostnej. Jak widać z tego obrazka około 50 roku życia występuje wyraźna rozbieżność między kobietami i mężczyznami. U kobiet następuje nagła demineralizacja kostna spowodowana menopauzą. I również z tego obrazka wynika, że mężczyźnie mają szczytową masę kostną znacznie większą niż kobiety, z tego wynika, że są mniej podatni na osteoporoze, bo spadają z wyższego pułapu, niż kobiety.

Teraz zajmiemy się czynnikami patologicznymi i patofizjologicznymi, które zaburzają osiągnięcie szczytowej masy kostnej. Jest to grupa czynników genetycznych np. zaburzenie wchłaniania Ca, zaburzenia receptorów witaminy D, zaburzenia hydroksylacji witaminy D, itd., czynniki dietetyczne, np. ktoś kto nie chce pić mleka jest bardziej narażony, niż osoba, która to mleko piej, ktoś w dzieciństwie miał pecha i był leczony glikokortykoidami albo innymi lekami, np. przeciwpadaczkowymi. Tryb życia np. hulacki: od dziecka papierochy, wódka, mało ruchu, przed komputerem jakimiś kretyńskimi grami, występowanie endokrynopatii, gównie zaburzeń w wydzielaniu estrogenów, jakieś opóźnione dojrzewanie płciowe, dalej nadmierne wydzielanie glikokortykoidów, czyli choroba i zespół Cushinga, czy pierwotna nadczynność przytarczyc, ale ona w dzieciństwie występuje dość rzadko i te wszystkie czynniki zaburzają osiągnięcie szczytowej masy kostnej

Druga grupa czynników to są takie, które działają w momencie kiedy szczytowa masa kostna jest już uzyskana, ale o ile ona normalnie obniża się w granicach 0,3 do 0,5 rocznie to te czynniki o których teraz będziemy mówić działają na dorosłego już człowieka i powodują, że utrata jest szybsza niż 0,3 - 0,5%.

Czynniki przyspieszające utratę masy kostnej.

Osteoporoza może być miejscowa, np. po złamaniu ręki, w tym miejscu gdzie ręka nie była używana następuje miejscowa demineralizacja, ale jak się gips zdejmie to następuje przywrócenie masy kostnej. Drugi typ to osteoporoza uogólniona, w której 80% stanowią tzw. osteoporozy pierwotne, a zwłaszcza takie dwie, które jak się dzisiaj zrozumie na czym polegają, to potem wszystko będzie banalnie proste, pierwsza występująca najczęściej to jest postmenopauzalna, 20% stanowi osteoporoza starcza, ona rzadziej występuje bo nie wszyscy długo żyją.

Estrogeny a kość

Ochronne działanie estrogenów wyraża się z jednej strony bezpośrednim wpływem na osteoklasty, a z drugiej strony bezpośrednim wpływem na komórki linii monocytarnej z której to osteoklasty się wywodzą. Jeśli nie ma hamowania estradiolem, nie estrogenami konkretnie ale estradiolem, bo w trakcie menopauzy inne estrogeny są ale nie chronią, to wówczas następuje zwiększona aktywacja osteoklastów i one po prostu nadżerają kość, długo prawidłowe wytwarzanie przez osteoblasty osteoidu jest zachowane, ale na tyle na tyle są aktywne te osteoklasty, że nie są w stanie te osteoblasty temu przeciwdziałać i dochodzi do przyspieszonej osteolizy. W którym miejscu działają estrogeny? Na osteoblast działają rozmaite czynniki, które odpowiedzialne są za osteolizę (to nie jest przejęzyczenie): parathormon, aktywna witamina D3, IL - 1, Czynnik Nekrozy Nowotworów. One wywołują osteolizę, ale swoje receptory mają na osteoblastach i one mówią osteoblastowi: „osteoblaście wydziel IL - 6”, ona dopłynie do osteoklasta i zmusi go do zżarcia kości.

Jest pewien kruczek w tym wszystkim - wydzielony przez osteoblast TGF występuje w formie latentnej, to znaczy w formie niedziałającej. Spowodowane jest to tym, że jest połączony z białkiem i musi być z tego białka uwolniony i wtedy staje się aktywnym TGF hamującym osteoklasty, natomiast pobudzającym osteoblasty do podziałów komórkowych i do syntezy macierzy kostnej. W jakim mechanizmie następuje odłączenie białka? Mianowicie białko wiążące TGF odłącza się w momencie kiedy obniża się pH, a pH obniża się dlatego że osteoklasty bardzo silnie zakwaszają środowisko, występuje pompa protonowa, która wydziela jony wodorowe, środowisko się zakwasza, TGF uwalnia się w sposób aktywny i hamuje osteoklast, a pobudza osteoblast, czyli niejako osteoklasty stymulują powstawanie aktywnego czynnika TGF, który zwrotnie osteoklast hamuje.

Jaka jest sekwencja zdarzeń prowadząca do demineralizacji kości? Jeśli następuje ubytek estrogenów i nie ma TGF i nie ma IGF-u, a za to jest IL - 6 następuje wzrost resorbcji kości, uwalnia się wapń, dochodzi do podwyższenia stężenia jonów wapniowych, a to zwrotnie powoduje zahamowanie wydzielania parathormonu, skoro nie ma parathormonu to nie ma najważniejszego czynnika stymulującego powstawanie 1,25 - di - OH - D3, bowiem to parathormon stymuluje 1 -  - hydroksylazę w nerce. Skoro nie ma 1,25 - di - OH - D3 nie ma wchłaniania wapnia z przewodu pokarmowego i to w konsekwencji prowadzi do obniżenia masy kostnej. Z tego schematu jednoznacznie wynika, że kobietom nie należy mówić „niech pani sobie bierze preparaty wapnia”, bo przecież ten wapń nie będzie się odkładał jeśli nie ma witaminy D, również nie należy mówić niech pani sobie bierze witaminę D, bo to jest potrzebne jak zającowi dzwonek, natomiast podstawowa sprawa to uzupełnienie estrogenów u tej osoby, bo pierwotnie defekt estrogenów może prowadzić do resorbcji kostnej.

Zupełnie inaczej to wygląda u ludzi w wieku starszym, czyli w osteoporozie starczej, jak babcia ma 80 lat i babcia jest zgarbiona i ma bóle kostne to jej nie powiemy „niech babcia zacznie sobie stosować estrogeny”. Konsekwencją starzenia jest również zestarzenie nerek, w starej nerce aktywność 1 -  - hydroksylazy jest mniejsza niż w młodej nerce, w skutek czego jest mniej aktywnej witaminy D3, skoro tak, to znaczy, że jest mniejsze wchłanianie wapnia, skoro tak to dochodzi do pobudzenia wtórnie przytarczyc, skoro jest hipokalcemia, główny efektor parathormonu to jest kość, czyli nadgryza kość, ubywa wapnia z kości i obniża się masa kostna. Potrzebna jest tej babci aktywna witamina D, nie taka zwykła już zaktywizowana poprzez wprowadzenie 1 -  OH , a najlepiej 1,25, bo u tej babci jest również wątroba zestarzała i u tej babci najlepiej jest podać preparaty wapnia, bo wtedy aktywna witamina D łącznie z wapniem spowoduje, że nastąpi supresja parathormonu i nie nastąpi demineralizacja kości, a to samo zalecenia u kobiet w okresie menopauzy jest nie uzasadnione, bo u tej kobiety potrzeba estrogenów, estradiolu, a nie wapnia.

Metody laboratoryjne diagnostyki

One mają znaczenie duże w diagnostyce osteoporozy, ale nie kluczowe, nie można przy pomocy żadnej metody biochemicznej rozpoznać osteoporozy. Z definicji tej WHO-wskiej, że ona charakteryzuje się obniżoną gęstością mineralną kości, czyli trzeba wykonać badanie, które bada gęstość mineralną kości, takie badanie nosi nazwę badania densytometrycznego kości. Też się bada densytometrem, ale innym niż elektroforeza. Powstaje taki obrazek, na tym obrazku nawet jak się jest mało inteligentnym, można zobaczyć, że jak coś się znajduje na polu czerwonym to jest raczej niedobrze, a jak by się znajdował na polu zielonym to byłoby nieźle i mamy tu takie wartości liczbowe wyrażone, ale to jest jako ciekawostka przyrodnicza pokazane, bo wg tej wartości liczbowej możemy stwierdzić co jest. To jest tzw. wskaźnik BMD wyrażony jako odchylenie standardowe w porównaniu z osobą młodą zdrową. Mówi się, że jak ktoś ma odwapnienie kości, czyli zmniejszenie gęstości mineralnej poniżej 2,5 odchylenia standardowego w porównaniu z osobą zdrową i młodą to taki stan nosi nazwę osteoporozy i tylko tak na całym świecie można osteoporozę rozpoznać, ale to nie jest przedmiot biochemii. Również nie da się radiologicznie rozpoznać wczesnej osteoporozy, jak już na zdjęciu rentgenowskim widać osteoporoze to znaczy, że ta osoba ma już bardzo zaawansowaną osteoporozę i można zobaczyć złamania: złamania płytki granicznej, złamania klinowe i złamanie kompresyjne. I wreszcie można rozpoznać osteoporozę jako strae diagnose, mianowicie w wyniku siadania kręgu, czyli zmniejszania gęstości mineralnej, ich rozrzedzenia, następuje obniżenia wzrostu. Jak widzicie taką kobietę na ulicy, która ma okrągłe plecy, które nazywa się wdowim garbem to znaczy, że na pewno ma zawansowaną osteoporozę. Jak się tak wygnie kręgosłup to na nim zaczynają się opierać żebra i te żebra opierają się na miednicy i nie trzeba nikomu mówić, że mechanika oddychania przy takim ustawieniu trzewi jest bardzo utrudniona i pogarsza komfort życia tych osób. Badania biochemiczne są wobec tego przydatne do trzech rzeczy:

  1. Oceny procesu przebudowy kości - tym się będziemy zajmować. Markery procesów przebudowy kości.

  2. Diagnostyka różnicowa osteopatii. Nie każdy kto ma rozrzedzenie mineralnej gęstości kości i kogo bolą kości ma tą osteoporozę pierwotną, może być np. jakieś brzydkie choróbsko np. szpiczak mnogi - badania biochemiczne mają wykluczyć te inne choroby.

  3. Monitorowanie bezpieczeństwa terapii. Stosowanie terapii dla pacjenta musi być bezpieczne, tzn. terapia osteoporozy nie może być gorsza od samej osteoporozy, dlatego trzeba to bezpieczeństwo monitorować badaniami biochemicznymi.

Takie jest właśnie miejsce biochemii klinicznej w osteoporozie.

Kościotworzenie

Następuje poprzez wpływ na osteoblasty parathormonu pod warunkiem, że działa on w sposób pulsacyjny, o tym już mówiłem przy parathormonie wcześniej. Dalej czynnikiem pobudzającym kościotworzenie jest prostaglandyna E2, hormon wzrostu, hormony tarczycy występujące w stężeniu prawidłowym, TGF z czynników działających lokalnie i najpotężniejszym czynnikiem kościotworzenia jest aktywna witamina D3 i estrogeny nie działające bezpośrednio, ale poprzez TGFi IGF.

Bardzo silnym czynnikiem hamującym powstawanie osteoblastów są glikokortykoidy, np. kortyzol. Jak na takiego osteoblasta działają te rozmaite czynniki to osteoblast zaczyna produkować macierz kostną, czynniki białkowe, kolagenowe i niekolagenowe oraz produkuje enzymy, które do kościotworzenia są potrzebne - kluczowe znaczenie ma fosfataza alkaliczna. Ponieważ przekazywanie tych substancji nie odbywa się jakąś pocztą pneumatyczną, ale w sposób taki, że część tych składników przecieka do krwioobiegu, stąd można je w krwioobiegu znaleźć: zarówno enzymy, jak i składniki macierzy kostnej. A skoro można je znaleźć w krążeniu to można je oznaczyć. Założenie jest takie, że one mają nam powiedzieć na ile osteoblast pracuje ciężko, a widać po nim, że pracuje ciężko.

Markery kościotworzenia.

Tych markerów do niedawna było dużo, one są wszystkie tutaj wymienione, w starszych podręcznikach repertuar może być jeszcze większy, ale okazuje się, że szereg z nich w wyniku szeroko zakrojonych badań niestety się nie nadaje o rutynowego stosowania, bowiem mają małą wartość informacyjną. Dawniej zaliczano fosfatazę alkaliczną całkowitą, izoenzym kostny, ostakalcynę, propeptydy kolagenowe, osteonektyna, fibronektyna i inne. Podstawowe sprawa o której należy zapomnieć to jest fosfataza alkaliczna całkowita, oznaczając aktywność fosfatazy alkalicznej całkowitej z prawdopodobieństwem bliskim pewności wyłącznie o izoenzymie wątrobowym, bo on jest dominujący u osoby dorosłej, tak że jest całkowicie nieprzydatne i nie należy tego badania zlecać może być podwyższona w osteoporozie, ale nie musi być. Natomiast podstawowe znaczenie ma uzyskanie aktywności fosfatazy alkalicznej izoenzymu kostnego, najpopularniejszy sposób jest to test cieplny i tak jak robiliśmy na ćwiczeniach gdzie inkubuje się fosfatazę alkaliczną całkowitą przez 5 min. w 56oC i następuje inaktywacja izoenzymu kostnego, który jest termolabilny, ale ta metoda jest metodą mało czułą, mało swoistą i również nie należy jej wykonywać. Można to wykonać albo technikami elektroforetycznymi, albo przy użyciu swoistych inhibitorów np. lektyn, natomiast najważniejsze znaczenie obecnie w diagnostyce mają metody immunologiczne i znowu dochodzimy do takiego punktu, który już kiedyś omawiałem przy okazji kinazy kreatyninowej, mianowicie jeśli użyjemy metody immunologicznej, czyli metody Elisa, żeby wykryć BAF (Bone Alkaline Fosfatasa), to oznaczymy stężenie białka enzymatycznego, czyli masę uwolnionego z kości enzymu, a nie jego aktywność. Kładzie się nacisk, że nowoczesne metody diagnostyczne mają ocenić stężenie fosfatazy alkalicznej, a nie jej aktywność. Stężenie jest podane w jednostkach stężenia, a nie w jednostkach enzymatycznej aktywności. I to są metody preferowane i nie interesuje nas co ta fosfataza alkaliczna potrafi zrobić, czy potrafi nam zmienić substrat w produkt, tylko ile się tej fosfatazy uwolniło, ile masy enzymu powstało. Drugi wartościowy parametr, który znalazł zastosowanie w ocenie tego co robią osteoblasty, osteokalcyna. Osteokalcyna to jest białko o nie do końca poznanej funkcji, jest to składnik macierzy kostnej, ale funkcja nie dokładnie poznana. Ekspresja genu następuje pod wpływem 1,25 - di - OH - D3, natomiast aktywacja następuje pod wpływem aktywnej witaminy K. Białko jest małe, ma małą masę cząsteczkową, z tego wynika, że można je bez trudu znaleźć w dobowej zbiórce moczu, ma bardzo krótki okres półtrwania z tego wynika ta implikacja, że nie warto go oznaczać w osoczu. Mówiąc o aktywnej witaminie K, mamy na myśli to, że aktywna witamina K to jest taka, której przemiana następuje w nie zaburzonym cyklu witaminy K i wtedy reszty kwasu glutaminowego w osteokalcynie przy udziale witaminy K zamieniają się w GLA (kwas gamma karboksy glutaminowy), który wykazuje zdolność wiązania wapnia, są takie trzy miejsca w cząsteczce osteokalcyny: 17,21,24 - one w wyniku działania witaminy K zyskują właściwość wiązania jonów wapnia. Metody są różne, część metod wykrywa całą cząsteczkę, natomiast część wykrywa od N końca pierwsze 43 aminokwasy. Dlaczego lepiej wykrywać ten fragment 43, bo to jest fragment stabilny, bowiem osteokalcyna, która trafi do układu krążenia pod wpływem enzymów proteolitycznych znajdujących się w układzie krążenia jest degradowana i fragment od C końca zostaje odcięty, jeśli używamy przeciwciała wykrywającego całą cząsteczkę to możemy ............ oznaczyć. Białko jest mało stabilne bowiem w temperaturze pokojowej, po trzech godzinach traci około 25% swojego stężenia, swojej aktywności. Metody wykorzystujące metody immunologiczne są rozmaite, metody radioimmunologiczne, metody Elisa, metody fluoroimmunoassay.

Kolejny wartościowy parametr, który znalazł zastosowanie w ocenie czynności osteoblastów, to są propeptydy prokolagenu typu pierwszego. Kolagen typu pierwszego to jest kolagen stanowiący główną masę kości, żeby powstał dojrzały kolagen, to wytworzone prokolageny muszą ulec modyfikacjom posttranslacyjnym, jak pewnie pamiętacie z początku roku, one mają takie fragmenty globularne na końcach i po to żeby jakoś zaasocjować koniec do końca, czyli żeby powstał protokolagen, to muszą odpowiednie z N i C końca proteazy zadziałać, peptydazy i odciąć tzw. P­1NP i P1CP, (1=jeden) czyli C i N końcowe propeptydy prokolagenu typu pierwszego, taka jest nazwa. W trakcie działania osteoblastów jak jest to tworzone - odłączane są propeptydy, trafiają do układu krążenia i można je oznaczyć i w ten sposób wiemy ile jest tworzonego kolagenu, bo one na etapie dojrzałego kolagenu nie występują, czyli są swoistymi markerami kościotworzenia. Mimo, że jest to marker swoisty, ale uważa się, że fosfataza alkaliczna kostna są lepszymi parametrami, wykonuje się to rozmaitymi immunometodami, czyli albo Elisa, albo radioimmunologiczną, albo fluoroimmunologiczną, z użyciem odpowiednich surowic poli - , lub monoklonalnych. Podsumowując uznanymi markerami kościotworzenia na dzień dzisiejszy, bo za rok może być coś innego są:

Wszystkie pozostałe (wcześniej wymienione) nie wytrzymały próby czasu i nie są zalecane. Koszt oznaczenia jednego z parametrów około 40zł.

Kiedy dochodzi do wzrostu markerów kościotworzenia? Nie jest to nic charakterystycznego dla osteoporozy, następuje we wszystkich tych stanach, które przebiegają z tzw. zwiększonym obrotem kostnym, czyli wtedy, kiedy dochodzi do zwiększenia osteogenezy bez względu na przyczynę. A więc w osteoporozie, w chorobie Pageta, innych endokrynopatiach, np. nadczynność tarczyc, przytarczyc, osteomalacji, tu jest pewna analogia do krzywicy, ale u dorosłych, osteodystrofia nerkowa w akromegalii i w przerzutach osteolitycznych do kości - jak przerzut osteolityczny żre kość to zaraz pojawiają się osteoblasty, które starają się kość odbudować w tym miejscu i stąd jest zwiększone stężenie markerów kostnych.

Druga grupa markerów to są markery kościoresorbcji. Żeby następowała kościoresorbcja, musi nastąpić pobudzenie osteoklastów, tak działają leukotrieny, tak działa TGF, tak działa kachektyna, tak działa IL - 1, parathormon wydzielany w sposób ciągły, np. przy pobudzeniu przytarczyc lub przy pierwotnej nadczynności przytarczyc i tzw. PTHRP, czyli Parathormon Relited Peptides. Główne czynniki hamujące osteolizę to są kalcytonina, estrogeny, TGF, interferon γ i PGE2. Skąd się biorą markery kościoresorpcji? Część jak np. fosfataza kwaśna to jest produkt osteoklasta, ale większość wartościowych markerów to jest to, co uwalnia się z kości podczas żarcia tej kości przez osteoklasta i trafia do układu krążenia. Najczęściej wymieniana w podręcznikach są tu wymienione, zaraz dokonamy krytycznej analizy i zostanie niewiele.

To są dwa wartościowe parametry osteolizy.

Podsumowując biochemia kliniczna obecnie posługuje się markerami osteogenezy i osteolizy, jak osteogeneza, osteokalcyna, P1CP, P1NP i fosfataza alkaliczna kostna. Markery osteolizy to NTx, CTx, pirydynolina, dezoksypirydynolina i fosfataza alkaliczna kostna. Wzrost aktywności markerów kościoresorbcji w tych stanach jak zostało powiedziane. Jakie czynniki wpływają na zmianę stężeń tych parametrów? Wiek, płeć, funkcja nerek, złamanie kości, ciąża, (to trzeba wszystko wiedzieć jeśli się chce wynik interpretować), laktacja, leki antyresorbcyjne, stosowanie glikokortykoidów, leki moczopędne, przeciwpadaczkowe, antykoncepcyjne, wysiłek fizyczny, zmienność osobnicza, doba, pory roku, co najważniejsze nawet krótkotrwałe unieruchomienie, jak widać po tygodniu od unieruchomienia rozwija się lokalna osteoliza w tych kościach, których unieruchomienie dotyczyło i następuje wzrost wydalania pirydynoliny i dezoksypirydynoliny, które są markerami kościoresorpcji Dalej trzeba wiedzieć, czy osoba zbyt intensywnie nie uprawia sportu, bo również dochodzi do zwiększonego wydalania. Mają one swoisty rytm dobowy: największe wydalanie jest w nocy, dlatego krew do badania należy pobrać w godzinach rannych. Tylko wtedy wynik jest wiarygodny. Po południu wartości stężeń są najniższe i można fałszywie rozpoznać, że obrotu kostnego wzmożonego nie ma. W przypadku fosfatazy alkalicznej kostnej najwyższe stężenia są w godzinach wczesnopopołudniowych, dlatego pacjent musi być skierowany na badanie w godzinach popołudniowych, jak się rano zrobi to będzie zbyt niskie stężenie fosfatazy alkalicznej kostnej. Również wykazuj on pewne cechy zmienne w porach roku, wysiłek fizyczny - zwiększenie wydalania, dieta, zmienność wewnątrzosobnicza na takim poziomie - z tego wynika, że zmiany w tym zakresie stwierdzane dowodzą, że wcale nie musi być zwiększona resorpcja kostne, a może być to wynik wynikający ze zmienności osobniczej.

Jaka jest przydatność markerów kościoresorbcji i kościotworzenia?

Wg zaleceń WHO postępowanie biochemiczne powinno być takie - należy sobie wybrać jeden marker kościoresorbcji i jeden marker kościotworzenia, a ponieważ pacjent musi sobie sam za to zapłacić bo żadna kasa chorych za to nie refunduje. A skoro nie ma kasy to trzeba go namówić, żeby chociaż jeden marker sobie oznaczył, kościoresorbcji lepiej bo punktem uchwytu tej terapii są osteoklasty. Rano trzeba pobrać surowicę przed godziną 900, jeśli decydujemy się na fosfatazę alkaliczną kostną to popołudniu, jeśli oznaczamy w moczu to mocz poranny również na czczo pobrany. Kiedy to zrobić? Ponieważ najwcześniej kiedy terapia jest skuteczna normalizują się markery kościoresorpcji, może nie obniżają, ale obniżają. To można zaryzykować markerem kościoresorbcji już po trzech miesiącach stosowania terapii. Teraz jak mają się te parametry zmienić. Nie podaje się żadnych norm laboratoryjnych w formie stężeń, lub aktywności z tego względu, że są to parametry oznaczane różnymi metodami, na tyle mało się ich oznacza, że trudno wytworzyć jakieś normy populacyjne, czy wartości referencyjne, uzyskany wynik w wyniku terapii odnosi się do wyniku z przed terapii, z tego wynika, że to musi być oznaczone dwukrotnie, przed rozpoczęciem leczenia i w trakcie i obserwuje się spadek podwyższonych wcześniej parametrów.

u NTx -45-65%

u CTx -45-65%

s CTx -35-55%

u DPD -20-30%

OC , BAP -20-40%

Tu są parametry, tu trzeba zaznaczyć, że U - są robione w moczu, S - są robione w surowicy i w zależności od wybranego parametru, miejsca wykonywania oczekuje się takiej odpowiedzi, czyli takiego obniżenia. Jeśli to obniżenie jest mniejsze lub nie ma go w ogóle to można zaryzykować, że stosowana terapia jest w ogóle nieskuteczna i należy zmienić ją na inną. Nie czekając dwa lata na to aż pacjent zgłosi się na ponowne badanie densytometryczne kości. Nie jakiekolwiek obniżenie, ale obniżenie wyraźne, takie wartości osiągające w porównaniu z badaniem przed rozpoczęciem terapii. Te jak wszystkie badania mają swoje ograniczenia, to są badania nowoczesne, nie do końca jeszcze określone i przydatne, bo są kosztowne. Są takie markery, jak np. osteokalcyna, które są zaangażowane zarówno w kościoresorbcje, jak i kościotworzenie, bo osteokalcyna, nie tylko jest wydzielana przez osteoblasty, ale również z kości w wyniku osteolizy osteokalcyna może się uwolnić. Druga sprawa - nowoczesne markery pochodzą wyłącznie z kości, natomiast jak by ktoś się zdecydował na oznaczenie hydroksyproliny to musi wiedzieć, że ona pochodzi nie tylko z kości, ale z całego kolagenu. Trzecie najważniejsze ograniczenie jest takie, że one mówią nam o kościotworzeniu i kościoresorbcji, ale nie mówią o przyczynie tej kościoersorbcji i kościotworzenia, nie są więc one sensu stricte markerami osteoporozy, ale generalnie przebudowy kości. Żeby te babcie tak nie wyglądały jak na zdjęciu, że o 20 cm jest niższa w wieku 60 lat, niż w wieku 40 lat, to konieczne jest odpowiednie postępowanie. Z punktu widzenia biochemii wszystko opiera się o profilaktykę opartą o zasady biochemiczne i leczenie również jest oparte o zasady biochemiczne, tu nic nie działa metodą czarnej skrzynki, to wszystko ma swoje uzasadnienie. Podstawowe znaczenie w profilaktyce ma to żeby nie zaburzać osiągnięcia szczytowej masy kostnej, czyli eliminowanie czynników zaburzających powstawanie masy kostnej, a następnie w okresie osiągnięcia szczytowej masy kostnej usuwanie czynników, które przyspieszają kościoresorbcje, czyli uzyskanie pewnej równowagi.

Regulacja gospodarki Ca - P i witaminy D

Zalecenia to nie palić, nie pić, ruszać się, najlepsze są podskoki. Niedobry jest trening typu lekkoatlety NRD. Zaleca się aby dorosły człowiek spożywał od 1g do 1,5g wapnia na dobę (wszystkie zalecenia są opisane w skrypcie), w Polsce przeciętne spożycie wynosi około 400 mg Ca/ dobę. Zaleca się aby spożywać od 400 do 800 jednostek witaminy D, z tym to nie ma problemów bo do naszego organizmu wręcz za dużo trafia witaminy D, żeby taka ilość witaminy D się wytworzyła to potrzeba około 10 do 15 minut na świeżym powietrzu na słońcu. Podstawowe znaczenie ma odpowiednie odżywianie, a przede wszystkim picie mleka. W 1 ml mleka jest 1 mg Ca, z tego wynika, że trzeba wypić około 1 litra - 1,5 litra mleka na dobę, ta zawartość jest niezależna od zawartości tłuszczu, czyli mleko raczej chude. To samo kefiry, jogurty. Nikt tyle z reguły nie pija więc trzeba to w jakiś inny sposób suplementować. Bardzo dobrym źródłem wapnia są sery żółte, ale mają ten mankament, że mają dużą zawartość tłuszczu, około 45% i to tłuszczu nasyconego, niezdrowego. Natomiast trzeba obalić legendę o dużej zawartości Ca w twarogach, ta zawartość w twarogu jest niewielka. A ponieważ wiele osób nie lubi mleka, to z tego wynika, że muszą Ca suplementować. Potrzeba 1 g do 1,5 g Ca elementarnego, czyli pierwiastka, natomiast ilość związku chemicznego, którego ktoś sobie decyduje kupić zależy od tego ile tego Ca elementarnego jest w związku chemicznym. Dla przykładu jest go dużo w takim tanim polskim produkcie, węglanie wapnia 40%. Z tego wynika, żeby gram dostarczyć to trzeba 2,5 g węglanu wapnia, a jak ktoś chce glukonian wapnia to musi 10 - 15 gramów, to trzeba wiedzieć, że to nie związku chemicznego, ale wapnia elementarnego.

Podstawowe znaczenie w leczeniu patogenetycznym ma zmniejszenie resorpcji kości, czyli tzw. leczenie antyresorbcyjne. To już wynika z samej biochemii osteoporozy, że na miejscu pierwszym to jest uzupełnianie tego, czego brakuje w osteoporozie menopauzalnej, która jest głównym typem osteoporozy czyli uzupełnianie estrogenów, na drugim miejscu, bardzo ważna to jest kalcytonina, dalej bisfosfoniany i na miejscu czwartym SERM (specyfic estrogen receptore modulator - specyficzny modulator receptora estrogenowego). To są takie związki chemiczne, które działają jak estrogen na kość i na układ naczyniowy, bo pamiętamy, że tam estrogeny też dużo mają do powiedzenia, natomiast pozbawione są działania estrogennego na pierś i na macicę.

Kalcytonina - historia krótka, ma zaledwie 40 lat, po raz pierwszy wykryta w tarczycy u psów, w 67 roku wprowadzono nazwę, w 68 została wyizolowana z łososia, a następnie z węgorza i taka co jest obecnie używana to jest kalcytonina łososiowa i węgorzowa. Z tego względu, że jest 50 razy bardziej aktywna od kalcytoniny występującej u człowieka. W roku 1987 udało się wprowadzić kalcytoninę w formie donosowej i najbardziej obecnie preferowana droga podawania to jest droga do nosa w formie sprayu, ponieważ bardzo dobrze wchłania się w błonie śluzowej nosa. Główne działanie kalcytoniny na poziomie kości to jest działanie antyresorbcyjne, zmniejsza nie tylko liczbę osteoklastów, ale przede wszystkim zmniejsza ich aktywność, czyli nawet jeśli dużo ich usiadło na jednostce przebudowy kości to mniej chętniej wytwarzają fosfatazę kwaśną i mniej chętniej żrą kość. Druga bardzo ważna sprawa, która decyduje o jej przydatności w osteoporozie starczej to jest aktywacja 1 - - hydroksylazy w nerce (?). kalcytonina głównie ma działanie antyresorbcyjne, natomiast w mniejszym stopniu działa pobudzająco na syntezę osteoidu. Jak ktoś ma osteoporoze to z reguły ma zmiany zwyrodnieniowe z kręgosłupie i jest tam odczyn zapalny, a kalcytonina zmniejsza ten odczyn zapalny i działa przeciwbólowo. Kalcytonia poprzez układ neuroprzekaźników w OUN, a przede wszystkim poprzez endogenne peptydy opioidowe działa przeciwbólowo, zwiększa wydzielanie enkefalin i endorfin. Działa przeciwmiażdżycowo, przesuwa Ca z naczyń krwionośnych do kości, tam gdzie on jest potrzebny. I wreszcie ma działanie hamujące na wydzielanie soków trawiennych, to znalazło zastosowanie w leczeniu np. ostrego zapalenia trzustki.

Druga kategoria substancji, które znalazły zastosowanie w leczeniu osteoporozy są bisfosfoniany, początkowo wydawało by się, że jedyne ich działanie to jest to, które zostało pokazane w punkcie pierwszym, czyli działanie utrudniające pracę osteoklastom, wbudowywanie się w strukturę hydroksyapatytu. Natomiast dziś już wiadomo, że one podobnie do inhibitorów reduktazy HMG CoA, ale w innym punkcie zaburzają przebieg szlaku mewalonianowego, zaburzają mianowicie tworzenie pirofosforanów farnezylu, a ponieważ wykazują predylekcję wyłącznie do osteoklastów, to proces syntezy izoprenoidów zaburzony jest właśnie w osteoklastach, a izoprenoidy są potrzebne do prenylacji białek dla podziałów komórkowych, dla odpowiadania na rozmaite cytokiny, a te są potrzebne aby te osteoklasty działały. Jak się zablokuje syntezę związków izoprenoidowych to wynikiem jest apoptoza w osteoklastach i po prostu ilość osteoklastów ulega obniżeniu.

To są terapie pewne, które są powszechnie zalecane. I wreszcie mamy myślenie magiczno - życzeniowe, żeby więcej kości się tworzyło, jak dotąd to są wszystko próby, generalnie mało obiecujące, poza parathormonem podawanym w sposób pulsacyjny. Niestety koszt takiej terapii jest ogromny.

Dobrnęliśmy do końca osteoporozy.

Na koniec trochę osteoporozy rytualnej, mianowicie jest takie miejsce na świecie zlokalizowane w indochinach, w Birmie na granicy z Laosem mieszka sobie wysoko w górach plemię. To plemię trudni się głównie uprawą opium. To plemię nazywa się Padaung, liczy około 300 osób - istotą ich zabawy jest wywoływanie rytualnej osteoporozy u kobiet, mianowicie w wieku około 5 lat zakładają dziewczynkom metalowe obręcze na szyję i w miarę jak dziewczynka rośnie zakładają jej kolejne obręcze, co powoduje z jednej strony nienaturalne wydłużanie szyi, jest to plemię nazywane kobietami żyrafami, a z drugiej strony w wyniku zakładania tych obręczy dochodzi do zaniku mięśni. Dorosła kobieta dźwiga tych obręczy około 20 kg i więcej, ich nie zdejmuje, tam następują odleżyny i w przypadku gdyby któraś z nich sobie taką obręcz ściągnęła to ławo zgadnąć, że dojdzie do złamania kręgów i nastąpi natychmiastowy zgon. Wymyślono to po to, żeby te kobiety były wierne, bo z takimi obręczami te kobiety w europie by kariery nie zrobiły, więc muszą pozostawić tą wierność dla mężczyzn plemiennych, natomiast gdyby chciały tą wierność okazać w inny sposób to nastąpi ostatni moment w ich życiu. Tak, że drogie panie wiedzcie, że możecie być do wierności skłaniane w inny sposób.

1

10

Gęstość mineralna kości

Mężczyzni

Kobiety



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Biochemia - XXII - 17.05.2001, materiały medycyna SUM, biochemia, seminaria
wykład 9- (17. 05. 2001), Ekonomia, Studia, I rok, Finanase publiczne, Wykłady-stare, Wykłady
wykład 10- (25. 05. 2001), Ekonomia, Studia, I rok, Finanase publiczne, Wykłady-stare, Wykłady
HLPraszka 05 2001 ZydziwprzedwojennejPraszce
17 - 21.03.2001(etanol cykl Krebsa ł oddechowy w rodniki, materiały medycyna SUM, biochemia, Kolokwi
17 - , Biochemia - XVII
Mózgowie2000 2001 17 05
biochemia 17.11.2009, Medycyna, stoma
17.01.10 witaminy, dietetyka II rok, biochemia
sprawko na 17.12, BIOLOGIA UJ, BIOCHEMIA WBBiB
17.Tłuszcze zwierzęce i oleje, Notatki AWF, Biochemia
Mózgowie2000 2001 17 05
biochemia seminarium III 17 18 03 2014
05 BIOCHEMIA Zw wysokoenergetyczne ATP
prawo finansowe 17.03.05, administracja, II ROK, III Semestr, rok II, sem IV, prawo finansowe
Wykład biochemia " 05 2013r 2
ei 01 2001 s 16 17
Wykład biochemia " 05 2013r 3

więcej podobnych podstron